一種防止瞬態(tài)電氣過電壓的保護裝置制造方法
【專利摘要】一種防止瞬態(tài)電氣過電壓的保護裝置(1)，包括兩個電壓-限定無源組件、切斷器，所述切斷器對于這些元件的狀態(tài)敏感，并且適于從每個在生命期內的元件(3a、3b)的末端處單獨斷開，所述組件被并聯(lián)地連接到所述裝置的第一接線端子和第二接線端子之間。所述裝置其特征在于所述第一組件的參考電壓低于所述第二組件的參考電壓。
【專利說明】一種防止瞬態(tài)電氣過電壓的保護裝置

【技術領域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種防止瞬態(tài)電氣過電壓的保護裝置。

【背景技術】
[0002]所述裝置通常來說連接在要被保護的導體和另一個要被保護的或者接地的導體之間。流過所述裝置的電流幾乎是零直到其接線端子上施加的電壓超過閥值或者參考電壓。
[0003]超過所述閥值，為了限制施加在所述導體上的過電壓，有電流流過所述裝置。所述電流向地放電。
[0004]從文件EP 07 16 493可知包括兩個電壓-限定無源組件的裝置的使用，所述元件并聯(lián)插入到所述裝置的接線端子之間。
[0005]所述裝置僅需要一個運行組件來運行。顯示元件報告所述運行組件的數目。因此，當所述兩個運行組件中的一個壽命終結并且終止運行時，由于第二個組件的存在，所述裝置仍然有效。
[0006]包括有損壞組件的所述裝置必須被替換，但是在組件運行終止和所述裝置的替換之間的時間間隔內所述裝置仍然有效。
[0007]所述配置大大地減小了所述裝置故障的風險。但是，根據現(xiàn)有技術，所述裝置的兩個組件大體上相同。
[0008]因此，每個組件的分流大體上相同:要考慮所述兩個組件同時失效的風險。實際上，如果所述兩個組件損壞，所述裝置不再運行并且不再起到其防止過壓力的保護作用。
[0009]此外，在組件的運行終止后，使用者不必要立即介入組件運行終止的檢測和所述裝置的替換。


【發(fā)明內容】

[0010]本發(fā)明目的在于解決所有或者某些上述缺點。
[0011]在本文中，動詞“結合”、“連接”、“聯(lián)結”、“供電”、“聯(lián)合”以及它們的派生詞指的是兩個不同組件之間的電氣連接。
[0012]為此，本發(fā)明涉及一種防止瞬態(tài)電氣過電壓的保護裝置，包括兩個電壓-限定無源組件，切斷器對于這些組件的狀態(tài)較敏感并且適合于從每個在生命期內的組件的末端處單獨地斷開，所述組件并聯(lián)地連接在所述裝置的第一接線端子和第二接線端子之間。
[0013]所述裝置其特征在于，第一組件的參考電壓低于第二組件的參考電壓并且其中所述參考電壓的比值低于2。
[0014]根據本發(fā)明的一個方面，所述參考電壓的比值高于1.2。根據本發(fā)明的另一個方面，所述參考電壓的比值高于1.4。根據本發(fā)明的一個方面，所述參考電壓的比值低于1.6。
[0015]根據本發(fā)明的配置，第一組件的參考電壓低于觸發(fā)閥值或者第二組件的參考電壓。所述裝置的特征在于最大穩(wěn)態(tài)電壓低于或者等于第一組件的參考電壓。
[0016]同時允許所述參考電壓大約為1.5的比值:
[0017]-當所述兩個組件被連接時保護第二組件，并且
[0018]-當第一組件被斷開時具有足夠低的參考電壓值的第二組件對所述裝置起到防止過電壓的有效保護作用。
[0019]因此，當施加到所述裝置的接線端子的電壓值的范圍在所述參考電壓值之間時，電流的主要部分在包括第一組件的分支上流動，同時電流的小部分流過包括第二組件的分支。根據實施的例子，對于大約為1.5的所述參考電壓的比值；電流在包括第一組件的分支和包括第二組件的分支之間的分配大約是90%和10%。
[0020]只要第一組件運行的話，第二組件的分流就較小。第一組件運行終止時第二組件的耗損是有限的。
[0021]然而，第二組件保持有效，并且履行其防止電氣過電壓的保護作用。
[0022]因此，在第一組件運行終止后，使用者有隨后的時間間隔去替換所述裝置。
[0023]根據本發(fā)明的一個方面，至少所述電壓-限定組件中的一個是變阻器。
[0024]考慮流過所述變阻器的電流和施加到所述變阻器接線端子的電壓之間的關系，所述觸發(fā)閥值劃定兩個運行模式。
[0025]首先，當所述電壓低于所述觸發(fā)閥值或者最大穩(wěn)態(tài)電壓時，所述電流幾乎是零:我們稱其為漏電電流。其次，當所述電壓高于所述觸發(fā)閥值時，所述電流是所述電壓的函數，所述函數遞增并且大體上是仿射的。
[0026]根據本發(fā)明的一方面，第一組件是變阻器，該變阻器根據隨其接線端子之間的電壓的流過它的電流強度的第一特性來確定，而第二組件是變阻器，該變阻器是根據其接線端子之間的電壓而流過它的電流強度的第二特性來確定。
[0027]考慮流過每個變阻器的電流和施加到所述變阻器接線端子上的電壓之間的關系，可區(qū)分兩個運行模式。首先，當所述電壓低于所述觸發(fā)閥值或者第一變阻器的參考電壓時，所述電流幾乎是零:我們稱其為漏電電流。其次，當所述電壓高于第一變阻器的觸發(fā)閥值時，所述電流是所述電壓的函數，所述函數遞增并且大體上對于所述第一變阻器是仿射的。
[0028]流過第一組件的所述電流強度也高于流過第二組件的所述電流強度。
[0029]根據本發(fā)明的一個方面，所述組件的故障檢測器和所述切斷器相關聯(lián)。
[0030]當故障被故障檢測器發(fā)現(xiàn)時，所述切斷器被設置為中斷所述組件中的一個或者另一個中的電流。
[0031]分流超過某一數量，所述組件性能惡化。
[0032]根據本發(fā)明的一個方面，所述切斷器為熱切斷器。
[0033]組件性能下降的表現(xiàn)是溫度的升高，這可能會與電壓低于觸發(fā)閾值時顯著的漏電電流相關聯(lián)。
[0034]根據本發(fā)明的一個方面，所述切斷器與顯示元件相關聯(lián)，所述顯示元件被設置為指示在至少一個所述裝置的分支上的電流中斷，所述至少一個分支包括電壓-限定無源組件中的一個。
[0035]根據第一種可能性，由所述切斷器造成的電流的中斷是可逆的。該配置允許，例如，斷開包括由于大的分流而有反常變熱的組件的分支。
[0036]優(yōu)選地，組件的重置或者重新連接可以通過焊接實現(xiàn)，所述焊接已經由所述切斷器在所述組件中的電流中斷期間被解開。
[0037]根據第二種可能性，一個組件的所述切斷器包括被設置為由于過熱和/或者長時間的過載電流而斷開的雙金屬器件。
[0038]所述雙金屬器件被設置為當所述組件返回正常溫度時自動重連接。
[0039]根據第三種可能性，切斷器造成的電流的中斷是不可逆的。
[0040]所述分支中的一個分支的電流中斷意為包括在該分支中的組件運行的終止。
[0041]根據本發(fā)明的一個方面，所述顯示元件被設置為指示在所述裝置的兩個組件中的電流的中斷。
[0042]所述兩個組件中的一個組件的運行終止是一個指示，該指示提示以相同類型的新裝置替換所述設備促的。然而，所述裝置仍然是起作用的。
[0043]根據本發(fā)明的一個方面，所述顯示元件被設置為指示出包括電壓-限定無源組件的兩個分支中的電流中斷。
[0044]優(yōu)選地，所述顯示元件包括可視指示器。
[0045]根據本發(fā)明的一個方面，所述切斷器與遠程告警單元相關聯(lián)，所述單元被設置為指示包括電壓-限定無源組件的兩個分支中的至少一個分支中的電流的中斷。
[0046]所述遠程告警單元被設置為根據有線和/或者無線通訊協(xié)議向遠程接收裝置發(fā)送指示運行的單元數目的消息。
[0047]根據本發(fā)明的一個方面，所述裝置進一步包括用于調節(jié)第一和第二分支之間的電流不平衡的裝置，所述第一分支包括第一電壓-限制無源組件，所述第二分支包括第二電壓-限制無源組件，所述第一和第二分支并聯(lián)地連接在所述裝置的第一和第二接線端子之間。
[0048]根據本發(fā)明的一個方面，用于調節(jié)所述不平衡的裝置包括至少一個電阻元件，所述電阻元件設置在所述裝置的一個分支上，所述分支在第一接線端子和第二接線端子之間。
[0049]根據本發(fā)明的一個方面，所述裝置進一步包括連接在所述裝置的第一接線端子和第二接線端子之間的電容器。
[0050]所述電容器被設置為在無源組件斷開時，限制在所述無源組件的切斷器上形成電弧的風險。
[0051]根據本發(fā)明的另一方面，所述裝置進一步包括兩個電容器，每個電容器被連接到與切斷器并聯(lián)的分支上。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0052]總之，通過參照附圖的下面的描述，本發(fā)明將被更好地理解，所述附圖通過非限制性例子展示了所述裝置的一個實施例。
[0053]圖1是根據第一實施例，包括兩個電壓-限定無源組件的所述裝置的電氣圖。
[0054]圖2是根據第一實施例，包括止動組件的所述裝置的電氣圖。
[0055]圖3是根據第一實施例，包括兩個止動組件的電氣圖。
[0056]圖4是根據第一實施例，依所述設備的兩個組件的電壓而定的電流強度的特征的示意圖。
[0057]圖5是根據第二實施例，包括電阻型附加無源組件的裝置的電氣圖。
[0058]圖6是根據第三實施例，包括電容器的裝置的電氣圖。
[0059]圖7是根據第四實施例，包括電容器的裝置的電氣圖。

【具體實施方式】
[0060]如圖1所示并根據第一實施例，防止瞬態(tài)電氣過電壓的保護裝置I包括兩個電壓-限定無源組件。
[0061]根據第一實施例，所述無源組件是變阻器3a、3b，所述變阻器并聯(lián)插入在所述裝置I的第一接線端子5和第二接線端子7之間。
[0062]每個分支9a、9b包括變阻器3a、3b。電流的切斷器被串聯(lián)連接在每個分支上，每個切斷器被設置來斷開分支9a、9b。
[0063]故障檢測與用于控制所述對應分支9a、9b斷開的所述切斷器相關聯(lián)。
[0064]根據第一實施例，所述切斷器是熱切斷器lla、llb。所述故障檢測器包含與變阻器3a、3b—起的各自的觸點13a、13b。所述故障檢測器被設置為對變阻器3a、3b的溫度起反應。
[0065]根據第一實施例的可替代選擇，所述切斷器也可以是熔斷器或設置有雙金屬器件的切斷裝置。
[0066]所述熱切斷器11a、Ilb默認情況下處于閉合位置，并且在變阻器3a、3b的溫度超過限制值時斷開。所述斷開是否是不可改變的取決于所選擇的技術。
[0067]變阻器3a、3b的溫度增加與其性能的下降有關。當達到溫度限制值時，變阻器3a、3b不再起作用。
[0068]如圖4所示，第一變阻器3a和第二變阻器3b具有各自不同的電壓-強度特性Cl、C2。
[0069]第一變阻器3a的參考電壓Urefl低于第二變阻器3b的參考電壓Uref2:所述兩個參考電壓的差距是Delta Uref = Uref2_Urefl。
[0070]在圖表I的第一部分，電壓U(V)低于參考電壓Urefl并且特性Cl和C2具有大體上為零的電流強度i (A)。
[0071]在圖表II的第二部分，電壓U(V)高于參考電壓Urefl，特性Cl具有隨電壓U(V)的大體上的仿射函數而定的遞增的電流強度i (A)。同樣地，特性C2具有隨來自等于Uref2的電壓值U (V)的電壓U (V)大體上的仿射函數而定的遞增電流強度i (A)。
[0072]在圖表II的第二部分，特性Cl和C2具有隨著電流強度增加的差距，特性C2具有高于特性Cl的電壓。
[0073]如圖1到圖3所示，根據與圖1、2和3相對應的時間次序，所述裝置I具有多個運行序列。
[0074]圖1展示了包括有適合運行的兩個變阻器裝置3a、3b，因為熱切斷器IlaUlb閉合。所述顯示元件報告了該情況。根據第一實施例，所述顯示元件包括兩個綠色的可視指示器。
[0075]當所述裝置I承受電壓值范圍在Urefl和Uref2之間的過電壓時，電流基本上通過包括第一變阻器3a的分支流過所述裝置。
[0076]實際上，如圖4所示，對于電壓范圍在Urefl和Uref2之間，特性C2的電流強度與特性Cl的電流強度相比是可忽略的。
[0077]同樣地，對于高于Uref2的電壓，流過第一變阻器3a的所述電流強度高于流過第二變阻器3b的第二電流強度。
[0078]因此，第一變阻器3a的分流高于第二變阻器3b的分流。一般來說，第一變阻器3a分流90 %，而第二變阻器3b分流10 %。
[0079]圖2展示了包括不能運行(inable to funct1n)的第一變阻器3a的裝置I因為所述熱切斷器Ila被斷開。所述第二變阻器3b能夠運行。所述顯示元件報告了該情況。根據第一實施例，所述顯示元件是兩個可視指示器，對應于第一變阻器3a的狀態(tài)的第一指示器是紅色的，對應于第二變阻器3b的狀態(tài)的第二指示器是綠色的。
[0080]根據第一實施例，所述裝置也設置有所述運行組件數目的遠程告警單元。
[0081]所述遠程告警單元被設置為根據有線和/或者無線通訊協(xié)議向遠程接收裝置發(fā)送指示運行的單元數目的消息。
[0082]圖2展示了跟隨圖1中示出的第一運行序列的第二運行序列。如果過電壓大于Uref2，第一變阻器3a從電路中斷開并且僅第二變阻器3b能夠流過電流。
[0083]所述紅色可視指示器和綠色可視指示器給使用者傳遞信號，所述裝置I必須被新的相似的裝置替換，所述新的裝置包括適于流過電流的兩個變阻器。在這種情況下，所述新的裝置根據所述第一序列運行，如圖1所示。
[0084]如果所述裝置I沒有被替換，第二變阻器3b有可能出現(xiàn)故障。
[0085]圖3展示了如圖2所示的第二運行序列之后的第三運行序列。所述裝置I包括不能運行(inable to funct1n)的兩個變阻器3a、3b。在這種情況下，所述兩個可視指示器是紅色的，傳遞兩個變阻器3a、3b都故障和所述裝置不運行的信號。
[0086]第二變阻器3b在第一運行序列期間由于和第一變阻器3a相比過大而較少分流。在所述裝置I從第二序列到第三序列之前，第二變阻器3b上故障的發(fā)現(xiàn)給使用者留下了足夠長的時間去替換所述裝置I。
[0087]圖5示出了第二實施例，其中電阻器Rl被連接到電路的第一支路9A上，并且第二電阻器R2被連接到電路的第二支路9b上。
[0088]所述電阻器Rl和R2的值被確定為允許所述分支不平衡的精確調節(jié)。對于每個分支，所述調節(jié)在于獲得依賴施加到第一接線端子5和第二接線端子7之間的電壓的流過每個分支的電流強度的特性。因此，所述電阻器Rl和R2添加到所述裝置上允許調節(jié)圖4所示的曲線Cl和C2，新獲得的曲線(未示出)每個描繪了分支9a、9b的特性。
[0089]圖6示出了第三實施例，其中電容器15被并聯(lián)插入到第一接線端子5和第二接線端子7之間的第一分支9a和第二分支9b上。
[0090]電容15添加到電路中，具有限制在其斷開時在熱切斷器IlaUlb上形成電弧的作用。
[0091]圖7示出了第四實施例，其中每個分支9a、9b包括電容器17a、17b，所述電容器與所述分支9a、9b的熱切斷器lla、llb并聯(lián)地連接。
[0092]就如同對于第三實施例，電容器17a、17b的存在具有限制在其斷開時在熱切斷器IlaUlb上形成電弧的作用
[0093]不言而喻本發(fā)明沒有限制在上面作為例子所描述的所述裝置的單獨實施例上，而是包括所有可替代實施例。
【權利要求】
1.一種防止瞬態(tài)電氣過電壓的保護裝置(I)，包括兩個電壓-限定無源組件(3a，3b)、切斷器(lla、llb)，所述切斷器對于這些組件(3a，3b)的狀態(tài)敏感，并且適于從每個在生命期內的組件(3a、3b)的末端處單獨斷開，所述組件被并聯(lián)地連接到所述裝置的第一接線端子和第二接線端子之間，其特征在于，第一組件(3a)的參考電壓(Urefl)低于第二組件(3b)的參考電壓(Uref2)并且其中參考電壓的比值(Uref2/UrefI)低于2。
2.根據權利要求1所述的裝置，其中參考電壓的比值(Uref2/Urefl)高于1.2。
3.根據權利要求2所述的裝置，其中參考電壓的比值(Uref2/Urefl)高于1.4。
4.根據上述權利要求中任一項所述的裝置(I)，其中所述電壓-限定組件中的至少一個組件是變阻器(3a)。
5.根據上述權利要求中任一項所述的裝置(I)，其中所述切斷器與顯示元件相關聯(lián)，所述顯示元件被設置為指示在所述裝置(I)的至少一個分支(9a，9b)中的電流中斷，所述至少一個分支(9a，9b)包括電壓-限定無源組件中的一個。
6.根據權利要求5所述的裝置(I)，其中所述顯示元件被設置為指示在所述裝置包括所述電壓-限定無源組件的兩個分支(9a，9b)中的電流的中斷。
7.根據上述權利要求中任一項所述的裝置(I)，其中所述切斷器與遠程告警單元相關聯(lián)，所述單元被設置為指示包括電壓-限定無源元件的兩個分支(9a，9b)中的至少一個分支中的電流的中斷。
8.根據上述權利要求中任一項所述的裝置(I)，進一步包括用于調節(jié)第一分支(9a)和第二分支(％)之間的電流不平衡的裝置，所述第一分支(9a)包括第一電壓-限制無源元件，并且所述第二分支(9b)包括第二電壓-限制無源元件，所述第一和第二分支并聯(lián)地連接在所述裝置(I)的第一(5)和第二接線端子(7)之間。
9.根據權利要求8所述的裝置(I)，其中用于調節(jié)所述不平衡的裝置包括至少一個電阻元件，所述電阻元件設置在所述裝置的分支(9a，9b)中的至少一個上，所述分支(9a，9b)在所述裝置(I)的第一接線端子(5)和第二接線端子(7)之間。
10.根據上述權利要求中任一項所述的裝置(I)進一步包括連接在所述裝置的第一接線端子(5)和第二接線端子(7)之間的電容器。
【文檔編號】H02H3/22GK104283186SQ201410315695
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2014年7月3日 優(yōu)先權日:2013年7月3日
【發(fā)明者】阿萊姆·拉格諾克斯, 邁克爾·杜維爾, 斯特凡·布雷斯孔 申請人:Abb法國公司